题目内容
【题目】甲同学通过查询资料知道,一定浓度的硝酸与Mg反应时,可同时得到NO2、NO、N2三种气体。该同学欲用下列仪器组装装置来直接验证有NO2、NO生成并制取氮化镁 (假设实验中每步转化均是完全的) 。查阅文献得知:
①NO2沸点为21.1 ℃、熔点为-11 ℃,NO沸点为-151 ℃、熔点为-164 ℃;
②镁也能与CO2反应;
③氮化镁遇水剧烈水解生成Mg(OH)2和氨气。
(1)为实现上述实验目的,所选用的仪器的正确连接方式是:A→ →E,实验中先打开开关K,通过导管向装置内通入CO2气体以排出装置内的空气,停止通入CO2的标志是 。
(2)确定还原产物中有NO2的现象是 ,实验中要多次使用装置F,第二次使用F的目的是 。
(3)实验过程中,发现在D中产生预期现象的同时,C中溶液颜色慢慢褪去,试写出C中反应的离子方程式 。
(4)甲同学在A中开始反应时,马上点燃B处的酒精灯,实验结束后通过测试发现B处的产品纯度不高,原因是 。
(5)设计一种实验方案,验证镁与硝酸反应时确实有氨气生成 。
【答案】(1)D→C→F→B→F E中出现白色沉淀
(2)A中有红棕色气体产生(或D中出现有色液体) 防止水蒸气进入B导致氮化镁水解
(3)5NO+4H++3MnO4-===3Mn2++5NO3-+2H2O
(4)装置中充满CO2,而加热时CO2也能与Mg反应
(5)取少量B中反应后的固体放入试管中,再向试管中滴加适量的水并将湿润的红色石蕊试纸靠近试管口处,试纸变蓝
【解析】(1)探究一定浓度的硝酸与Mg反应产物:A三颈烧瓶中为镁和硝酸反应,可能得到NO2、NO、N2三种气体,若二氧化氮气体,A中有红棕色气体产生,经过D装置冰盐水冷却生成的气体,D中出现有色液体,C中盛放1%的酸性高锰酸钾,若出现高锰酸钾褪色,说明有NO生成,氧化反应为:5NO+4H++3MnO4-═3Mn2++5NO3-+2H2O,经过装置F进行气体干燥,然后进入装置B进行镁和氮气的反应,再经过装置F,防止水蒸气进入B导致氮化镁水解,最后用氢氧化钡吸收尾气,所选用的仪器的正确连接方式是:A→D→C→F→B→F→E当E中出现白色沉淀,说明二氧化碳已经充满整个装置,已经全部排出装置内的空气,需停止通入CO2;
(2)氮化镁易水解,第二次使用F的目的是防止水蒸气进入B导致氮化镁水解;
(3)C中溶液颜色慢慢褪去,为NO和高锰酸根离子发生的氧化还原反应,该反应中,反应中物质的化合价变化:MnO4-→Mn2+,Mn元素化合价由+7价→+2价,一个MnO4-得5个电子;NO→NO3-,N由+2价变成+5价,一个NO分子失去3个电子,所以其最小公倍数为15,故MnO4-的计量数为3,NO的计量数为5,然后根据原子守恒配平其它元素,配平后的离子方程式为5NO+4H++3MnO4-===3Mn2++5NO3-+2H2O;
(4)镁条与二氧化碳发生置换反应,生成碳与氧化镁,反应为2Mg+CO22MgO+C,所以在A中开始反应时,马上点燃B处的酒精灯,实验结束后通过测试发现B处的产品纯度不高,原因是装置中充满CO2,而加热时CO2也能与Mg反应;
(5)镁与硝酸反应时若有氮气生成,则生成的氮气和镁反应生成氮化镁,氮化镁易水解生成氨气,所以取少量B中反应后的固体放入试管中,再向试管中滴加适量的水并将湿润的红色石蕊试纸靠近试管口处,试纸变蓝,说明有氮气生成。
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